Гибкие производственные системы – основное направление комплексной автоматизации машиностроительного производства

    Это, конечно, не означает, что  сама технология перестает быть  важным элементом в таких системах, но следует подчеркнуть, что  настоящий успех гибкого производства  достигается за счет организации  производства.

  Большинство действующих и создаваемых в  разных странах мира гибких систем автоматизируют какой-то один технологический  процесс: механообработку, сварку, окраску, сборку. Начали появляться гибкие системы  в кузнечнопрессовом и литейном производствах. Как правило, эти системы включают в себя автоматизированные на базе ЭВМ конструирование деталей, технологическую подготовку и планирование производства. Однако еще нет примеров сквозной гибкой автоматизации всего комплекса производственных задач, как говорится, «от ворот до ворот» завода, т. е. полной интеграции производства.

  3.ГПС  в машиностроении

  Автоматизация производственных процессов на основе внедрения роботизированных технологических комплексов и гибких производственных модулей, вспомогательного оборудования, транспортно-накопительных и контрольно-измерительных устройств, объединенных в гибкие производственные системы, управляемые от ЭВМ, является одной из стратегий ускорения научно-технического прогресса в машиностроении.

  Обычно  в машиностроении с точки зрения объема выпуска производство подразделяется на единичное, серийное и массовое. К единичноиу производству относятся  детали, выпускаемые партиями по 10шт. для крупногабаритных изделий (самолеты, большие турбины, насосы и др.) и  по 300 шт. для простых изделий; к  серийному производству — соответственно от 10 до 300 шт. (морские двигатели, крупногабаритные электромоторы, промышленные тракторы и др.) и 300... 15 000 шт.; к массовому  производству — соответственно свыше 200 шт. (крупные изделия) и свыше 10000 шт. (автомобили, крепежные изделия, холодильники, бытовые приборы и  пр.)

  Анализ  действующих ГПС показывает, что  на них обрабатываются детали партиями от 3 до 500 шт. Однако на отдельных ГПС  выпускаются детали партиями в несколько  тысяч штук.

  Применение  ГПС целесообразно, когда объемы производства изделий недостаточны для принятия решений о жесткой  автоматизации с использованием автоматических линий и когда  за ожидаемый срок жизни изделия  расходы на создание автоматических линий не могут быть оправданы. 

  3.1. Проблемы при создании  ГПС

  Основными проблемами при создании и внедрении  ГПС являются: контроль износа инструмента, что вызывает внеплановые потери времени на замену инструмента и необходимость проведения тщательного контроля обработанных деталей; удаление стружки из зоны обработки, особенно организация отдельного сбора стружки по видам обрабатываемых материалов; автоматический активный контроль размеров деталей в процессе обработки и т. д.

  Весьма  важным при проектировании ГПС является проведение тщательного технологического анализа и определение уровня гибкости производства. Эти проблемы сочетаются с организационно-техническим планированием производства.

  Выбор приспособлений во многих случаях оказывает  прямое влияние на работоспособность и эффективность внедрения ГПС, поэтому необходимо проработать возможность использования универсально-сборных приспособлений для однотипных деталей. Необходимо при этом решать вопросы, связанные с износом приспособлений, а также хранением и автоматизацией подачи требуемой по технологическому циклу технологической оснастки.

  В создании автоматизированных манипуляционных систем для ГПС можно выделить два основных направления, связанных с применением промышленных роботов и специализированного оборудования для операций загрузки-разгрузки.

  Автоматизация загрузки и разгрузки заготовок или столов-спутников, а также контроль состояния инструмента и размерный контролер не должны влиять на время цикла.

4. Оборудование, применяемое  в ГПС

  ГПС содержит различное основное технологическое  оборудование вместе со вспомогательными средствами, обеспечивающими его  работу в автоматическом режиме в  течение заданного времени и  возможность автоматизированной переналадки  для производства большого числа  изделий при переменной величине каждой партии.

  Состав  оборудования системы определяется конструктивно-технологическими характеристиками обрабатываемых деталей, конструкций, транспортно-складских систем, промышленных роботов, системы управления и рядом  др. факторов, отражающих специфику  ГПС.

     4.1. Оборудование для  изготовления заготовок

     Типовыми  операциями по выполнению заготовок  и деталей типа тел вращения и  корпусных являются:

• рубка круглого проката;
• ковка и горячая штамповка;
• радиальная и торцевая раскатка;
• литье.

     Для роботизированных комплексов заготовительного крупносерийного и массового  производства характерно использование  автоматизированных машин для литья  под давлением, литья алюминиевых  и пластмассовых изделий в  металлические формы, кокильных, а  также специализированных машин  для изготовления оболочковых форм и зачистки отливок. Структурное  построение таких комплексов характеризуется  индивидуальным использованием основного  литейного оборудования, обслуживаемого промышленными роботами и автоматизированными  вспомогательными устройствами.

     Комплекс  А5925 (рис. 1) на базе кокильной машины и промышленных роботов (ПР) специального исполнения предназначен для автоматизации  основных технологических операций при изготовлении отливок массой до 10 кг.

             
 

1.ПР(специальное исполнение); для заливки металла (1 шт.);

2.ПР (специальное  исполнение) для съема и передачи  отливок (1 шт.);

     3.машина  для литья в кокиль мод. 5925 (1 шт.);

     4.установка  термостатирования кокиля (1 шт.);

     5.электропечь  мод. САТ 0,25 (1 шт.);

     6.пульт  управления ПР (1 шт.);

     7.электрооборудование  (1 шт.);

     8.гидростанция (1 шт.).

     Рис..1. Комплекс для литья в кокиль мод. А5925 (с ПР) 

     Специальный ПР-заливщик производит отбор дозы металла из раздаточной печи, перенос  ковша и заливку металла в  кокиль. ПР-съемщик предназначен для  съема отливок и передачи их в  тару.

     Комплекс  для литья под давлением мод  А97 (рис. 2) предназначен для автоматизации  изготовления отливок массой до 70 кг.

     

     1 – ПР-съемщик мод. А9720 (1 шт.);

     2 – манипулятор-смазчик мод. ЛМ20Ц.82.05. (1 шт.);

     3 – манипулятор-заливщик мод. ЛМС125 (1 шт.);

     4 – машина для литья под давлением  мод. 7111 (1 шт.);

     5 – пресс для обрубки литников (1 шт.);

     6 – электропечь мод. САТ 0,25 (1 шт.);

     7 – установка для охлаждения (1 шт.);

     8 – пульт управления (1 шт.);

     9 – установочная площадка (1 шт.);

     10 – электрооборудование (1 шт.).

     Рис. 2. Комплекс для литья под давлением  мод. А97 

     В составе комплекса имеются: специализированный ПР мод. А9720 для съема и передачи отливок; манипулятор-смазчик и манипулятор-заливщик. ПР и манипуляторы в составе комплекса  выполняют дозированную подачу металла  в пресс-камеру литейной машины, снятие отливки, ее ориентацию и перенос  в камеру для охлаждения, обдувку  и смазку пресс-формы и пресс-поршня, установку отливки в пресс  для обрубки литников и облоя. По условиям техники безопасности между  машиной для литья под давлением  и ПР-съемщиков отливок установлена  гравитационная блокировочная площадка, отключающая ПР при нахождении оператора  в его рабочей зоне.

     Автоматическая (роботизированная) линия мод. А53414 предназначена  для изготовления оболочковых форм из сухих термотвердеющих смесей в условиях серийного и массового  производства. Она состоит из машины мод. 51214 для изготовления оболочковых  полуформ и машины мод. 51514 для их сборки (рис. 3).

     Автоматизация кузнечно-прессового производства в  машиностроении осуществляется путем  создания роботизированных комплексов для горячей и холодной объемной штамповки, ковки, холодной листовой штамповки, прессования изделий из пластмасс  и порошков, а также для вспомогательных  операций – чеканки, гибки, рихтовки. 

       

       1 – ПР (специальное исполнение) для съема полуформ (1шт.);

     2 – машина для изготовления  оболочковых форм мод. 51214 (1шт.);

     3 – машина для сборки и склеивания  оболочковых форм мод. 51514 (1 шт.);

     4 – пульт управления (1 шт.);

     5 – стол приемный (1 шт.);

     6 – стол установочный (1 шт.);

     7 – электрооборудование (4 шт.);

     8 – гидростанция (2 шт.).

     Рис. 3. Комплекс для изготовления оболочковых  форм из сухих термотвердеющих смесей мод. А53414

     Для автоматизации процесса горячей  штамповки деталей массой до 3 кг из плоских штучных заготовок  используют комплекс на базе пресса мод. КО-134 (рис. 4), специализированного двурукого  ПР мод. «Циклон-3Б», индукционной печи и загрузочного устройства. ПР в  составе комплекса выполняет  следующие операции; установку заготовки (одной рукой), переустановку (второй рукой) ее на позицию вытяжки, а затем  на лоток. Кроме того, робот управляет  включением автоматического цикла  пресса.

     Специализированный  комплекс мод. КА5530–КМ10Ц.42.01 (рис. 3.5) предназначен для автоматизации операций гибки, пробивки отверстий и их зенковки, клеймения заготовок типа лап культиваторов массой до 5 кг. Автоматически с помощью роботов КМ10Ц.42.01 напольного типа выполняются операции подачи предварительно нагретых заготовок из загрузочного устройства в штамп гибки и одновременно другой рукой – из штампа для пробивки отверстий в тару для готовых изделий, установленную на тележке. 

     

     1 – ПР мод. «Циклон-3Б» (1 шт.);

     2 – пресс КО-134 (1 шт.);

     3 – печь индукционная (1 шт.);

     4 – лоток (1 шт.);

     5 – бункер (1 шт.);

     6 – пульт управления (1 шт.);

     7 – тара (1 шт.);

     8 – устройство для обдува и  смазывания оснастки (1 шт.).

     Рис. 4. Комплекс мод. КО-134 – «Циклон-3Б» 

     

     Рис. 5. Комплекс мод. КА 5530 – КМ10Ц.42.01 

     

     1 – ПР КМ 0,08 Ц.42.11 (1 шт.);

     2 – пресс КД2118А (1 шт.);

     3 – вибробункер (1 шт.);

     4 – пневмосдуватель (1 шт.);

     5 – тара (1 шт.);